JP2006058168A - Radiation imaging device and radiation imaging method - Google Patents
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Abstract
【課題】 撮像エリアの面積を確保したまま、さらに装置全体を小型化・薄型化することを可能とした放射線撮像装置とこれを用いた放射線撮像方法を提供する。
【解決手段】 放射線入射により所定波長の光を発するシンチレータフィルム2は、イメージセンサ1と回路基板3とに挟まれてケース5内に収容されている。イメージセンサ1は、その受光部11がシンチレータフィルム2に密接するとともに、その電極部12はシンチレータフィルム2から外側に迫り出して露出して配置されており、電極部12は、回路基板3の電極部32にワイヤ6によって電気的に接続されている。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation imaging apparatus and a radiation imaging method using the radiation imaging apparatus capable of further reducing the size and thickness of the entire apparatus while ensuring the area of the imaging area.
A scintillator film 2 that emits light of a predetermined wavelength upon incidence of radiation is sandwiched between an image sensor 1 and a circuit board 3 and accommodated in a case 5. In the image sensor 1, the light receiving portion 11 is in close contact with the scintillator film 2, and the electrode portion 12 is disposed so as to protrude outward from the scintillator film 2, and the electrode portion 12 is an electrode of the circuit board 3. The part 32 is electrically connected by a wire 6.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、放射線画像を画像信号として取得する放射線撮像装置およびこの装置を用いた放射線撮像方法に関し、特に、口腔内に挿入して歯牙の放射線画像を取得するような用途に適した小型・薄型化を可能とした放射線撮像装置とこれを用いた放射線撮像方法に関する。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus that acquires a radiographic image as an image signal and a radiation imaging method using the apparatus, and in particular, is small and thin that is suitable for applications such as insertion into the oral cavity to acquire a radiographic image of a tooth. The present invention relates to a radiation imaging apparatus that can be realized and a radiation imaging method using the same.
医療用のX線診断装置としてX線感光フィルムに代えてCCDを用いた放射線イメージングシステムが普及してきている。このような放射線イメージングシステムにおいては、複数の画素を有する放射線撮像装置を用いて放射線による2次元画像データを電気信号として取得し、この信号を処理装置により処理して、モニタ上に表示している。 As a medical X-ray diagnostic apparatus, a radiation imaging system using a CCD instead of an X-ray photosensitive film has become widespread. In such a radiation imaging system, two-dimensional image data based on radiation is acquired as an electrical signal using a radiation imaging apparatus having a plurality of pixels, and this signal is processed by a processing device and displayed on a monitor. .
歯科用等の口腔内に挿入して用いる放射線撮像装置としては、特許文献1に開示されているようなタイプの放射線撮像装置が知られている。この放射線検出器は、セラミックやガラス、エポキシ製の配線基板上にCCD等の固体撮像素子からなるイメージセンサを配置し、このイメージセンサの受光面に放射線を可視光等のイメージセンサで検出可能な光に変換するシンチレータを配置したものである。
このように口腔内に挿入するタイプの放射線撮像装置については、できる限り小型化、薄型化することが要求されている。逆に、撮像面積についてはできるかぎり大型化することが望まれている。このため、撮像面と同一面における本体の投影面積をイメージセンサの面積にできるかぎり近づけることが必要となっている。 As described above, a radiation imaging apparatus of a type that is inserted into the oral cavity is required to be as small and thin as possible. Conversely, it is desired to increase the imaging area as much as possible. For this reason, it is necessary to make the projected area of the main body on the same plane as the imaging surface as close as possible to the area of the image sensor.
特許文献1に開示されている放射線撮像素子は、従来の撮像素子に比べると小型化、薄型化されているが、イメージセンサを載置する基台はイメージセンサより横に広がっており、撮像エリアの面積を維持したまま、さらに小型化・薄型化するのは難しい。
The radiation image sensor disclosed in
そこで本発明は、撮像エリアの面積を確保したまま、さらに装置全体を小型化・薄型化することを可能とした放射線撮像装置とこれを用いた放射線撮像方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a radiation imaging apparatus and a radiation imaging method using the radiation imaging apparatus that can further reduce the size and thickness of the entire apparatus while ensuring the area of the imaging area.
上記課題を解決するため、本発明にかかる放射線撮像装置は、(1)入射X線に応じて所定波長の光を発生する平板状のシンチレータ層と、(2)基板の一方の面上にシンチレータ層が発する所定波長の光を検出する光検出部と電極部とを備え、光検出部がシンチレータ層の一方の面に密接するとともに、電極部がシンチレータ層の外側に露出するよう配置されているイメージセンサと、(3)シンチレータ層の他方の面上に配置され、その電極部とイメージセンサの電極部とが電気的に接続されている回路基板と、を備えていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a radiation imaging apparatus according to the present invention includes (1) a flat scintillator layer that generates light of a predetermined wavelength in response to incident X-rays, and (2) a scintillator on one surface of a substrate. A light detection unit that detects light of a predetermined wavelength emitted from the layer and an electrode unit are arranged so that the light detection unit is in close contact with one surface of the scintillator layer and the electrode unit is exposed to the outside of the scintillator layer. An image sensor and (3) a circuit board disposed on the other surface of the scintillator layer and electrically connected to the electrode portion of the image sensor and the electrode portion of the image sensor.
この放射線撮像装置においては、シンチレータ層をイメージセンサと、回路基板とで挟み込んだ構成を採用している。そして、シンチレータ層より外側にはみ出したイメージセンサの電極部をシンチレータ層を挟んで反対側にある回路基板の電極にワイヤー等により電気的に接続する構成をとっている。 This radiation imaging apparatus employs a configuration in which a scintillator layer is sandwiched between an image sensor and a circuit board. The electrode portion of the image sensor that protrudes outside the scintillator layer is electrically connected to the electrode of the circuit board on the opposite side across the scintillator layer by a wire or the like.
シンチレータ層、イメージセンサ、回路基板の全てを収容し、少なくともその放射線入射面が放射線透過性であるケースをさらに備えていることが好ましい。このケースは全体が放射線透過性であってもよいし、放射線入射面と反対の面は不透過性であってもよい。ケースは防湿構造を採用していることが好ましい。 It is preferable to further include a case that accommodates all of the scintillator layer, the image sensor, and the circuit board, and at least the radiation incident surface thereof is radiation transmissive. In this case, the whole may be radiolucent, or the surface opposite to the radiation incident surface may be opaque. The case preferably employs a moisture-proof structure.
本発明にかかる放射線撮像方法は、本発明にかかる放射線撮像装置を用いて放射線画像を画像信号として取得する放射線撮像方法であって、(1)放射線画像をイメージセンサの光検出部形成面と反対の面から入射させてイメージセンサを透過させ、(2)シンチレータ層に到達した放射線によりシンチレータ層で放射線画像を所定波長の光による光画像に変換し、(3)発生した光画像をイメージセンサの光検出部で検出し、(4)検出した画像信号をイメージセンサの電極部から回路基板へと伝送して、回路基板を通じて取得する工程を備えていることを特徴とする。 A radiation imaging method according to the present invention is a radiation imaging method for acquiring a radiation image as an image signal using the radiation imaging apparatus according to the present invention, and (1) the radiation image is opposite to the light detection unit forming surface of the image sensor. (2) The radiation image that has reached the scintillator layer is converted by the scintillator layer into a light image by light of a predetermined wavelength, and (3) the generated light image is transmitted through the image sensor. And (4) a step of transmitting the detected image signal from the electrode portion of the image sensor to the circuit board and acquiring it through the circuit board.
本発明によれば、撮像装置のうち、シンチレータ層より外側に張り出した領域に存在する構成部分をイメージセンサの電極部のみに限定することができる。このため、受光エリアの外側に張り出す領域を小さくすることができ、装置全体の小型化が可能となる。また、回路基板をシンチレータ層上に形成することで、薄型の回路基板を用いることができ、装置全体の薄型化を達成することができる。さらに、このような配置とすることで、イメージセンサの電極部と、回路基板の電極部との配線作業も容易になる。 According to the present invention, it is possible to limit the components existing in the region protruding outside the scintillator layer to only the electrode portion of the image sensor in the imaging device. For this reason, it is possible to reduce a region protruding outside the light receiving area, and to reduce the size of the entire apparatus. Further, by forming the circuit board on the scintillator layer, a thin circuit board can be used, and the overall thickness of the device can be reduced. Furthermore, with this arrangement, wiring work between the electrode part of the image sensor and the electrode part of the circuit board is facilitated.
放射線入射面を放射線透過性としたケース内に収容することで、装置の耐湿性、耐久性が向上し、また、装置の取り扱いも容易となる。特に、口腔内に挿入するタイプの放射線撮像装置としては、外側に凹凸のない形状とすることにより、被験者の負担が軽くなり、撮影時の自由度が増す。 By housing the radiation incident surface in a radiation transmissive case, the moisture resistance and durability of the device are improved, and the device is easy to handle. In particular, as a radiation imaging apparatus of the type that is inserted into the oral cavity, the burden on the subject is lightened and the degree of freedom at the time of photographing is increased by adopting a shape having no irregularities on the outside.
放射線をイメージセンサの裏側から入射させることで、ノイズの要因となる低エネルギー放射線を遮断することができる。このため、シンチレータ層へと到達する放射線画像を鮮明なものとすることができ、これにより発生する光画像もノイズの少ないものとなるから、イメージセンサでも鮮明な画像を検出することができる。 By making the radiation incident from the back side of the image sensor, it is possible to block low-energy radiation that causes noise. For this reason, the radiographic image reaching the scintillator layer can be made clear, and the light image generated thereby also has less noise, so that the image sensor can also detect a clear image.
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the drawings as much as possible, and duplicate descriptions are omitted.
図1は、本発明にかかる放射線撮像装置100の縦断面図であり、図2は、図1のケース5の内部に収容された撮像部200の縦断面図である。この放射線撮像装置100は、樹脂製のケース5内に撮像部200が収容されたものであって、撮像部200は、保護用のゴムシート4上に載置されている。この放射線撮像装置100は、被験者の口腔内に挿入して、その歯牙等の放射線画像を取得するものであり、ゴムシート4側のケース表面が入射面5aとなる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a
撮像部200は、イメージセンサ1上に、シンチレータフィルム2、回路基板3を積層した構成をとる。イメージセンサ1は、長方形の平板状であるシリコン基板10上にCCD(電荷結合素子:Charge Coupled Device)を形成して受光部11としたものであり、その短辺の一方に沿って信号読み出しおよびセンサ制御用の電極部(ボンディングパット)12が形成されている。
The
シンチレータフィルム2は、図3に示されるように、3層の積層構造をなし、サポート基板20上に、シンチレータ21が堆積され、その表面を保護膜22で覆っている。サポート基板20としては、例えば、プラスチックが使用されるが、セラミックやガラス、光反射性を有する金属基板、例えば、アルミを用いてもよい。シンチレータ21の材料としては、TbドープのGd2O2SやTlドープのCsI等を利用することができる。保護膜22としては、透明な有機膜あるいは無機膜を用いるとよく、水分不透過性であることが好ましい。例えば、PET(polyethylene terephthalate)、パリレン系樹脂を用いることができ、ポリパラキシリレン樹脂(スリーボンド社製、商品名パリレン)のうち、ポリパラクロロキシリレン(同社製、商品名パリレンC)等が好適である。
As shown in FIG. 3, the
回路基板3は、電子部品を実装したFPC(Flexible Printed Circuit:フレキシブル印刷回路)、PCB(Printed Circuit Board:印刷回路基板)またはセラミック基板からなる基板30と、その上に実装された回路部品31、電極部32からなる。イメージセンサ1の電極部12と、対応する回路基板3の電極部32とはワイヤ6により電気的に接続されている。回路基板3の所定の回路部品31に設けられた出力端子33には出力ケーブル34が接続され、ケース5を貫通してケース外へと引き出され、図示していない処理装置や表示装置へと接続される。
The
次に、この放射線撮像装置の製造方法について具体的に説明する。最初に、図4、図5に示されるようなイメージセンサ1を準備する。このイメージセンサ1は、シリコンウェハ上に通常の半導体製造プロセスを用いて、受光画素を二次元に配列した受光部11と、これに電気的に接続された電極部12とを形成し、これをダイシングによってチップ状に分割することで得られる。受光部11の有効受光領域は30mm×20mm程度であり、基板10の面積は32mm×22mm程度である。受光部11は、長方形の基板10の一方の短辺側に偏って配置されており、他方の短辺側に沿って電極部12が配置される。基板10の厚さは、半導体製造プロセス終了時点では600〜700μm程度であるが、受光部11の反対面(入射面)10aを研磨することにより、その厚さを300μm程度まで薄くしておくと、装置のより一層の薄型化が可能となるため好ましい。
Next, a method for manufacturing the radiation imaging apparatus will be specifically described. First, an
次に、このイメージセンサ1の受光部11より縦横とも若干大きめ(31mm×21mm)のシンチレータフィルム2(厚さ300μm程度)を用意し、受光部11を覆うようにして、その保護膜22を受光部11側へと向けて接着剤、樹脂等により貼り付ける(図6、図7参照)。シンチレータフィルム2のサポート基板20、シンチレータ21、保護膜22のそれぞれの厚みは、例えば、150μm、150μm、10μmである。この接着剤、樹脂は、固化時にシンチレータ21が発する光を透過する特性を有しているものを選択する。そして、電極部12に接着剤、樹脂等がつかず、電極部12を確実に露出させるため、貼り付け時(イメージセンサ1側に接着剤、樹脂を塗布する場合には塗布時)には電極部12とその周囲をマスキングして覆っておくとよい。
Next, a scintillator film 2 (thickness of about 300 μm) that is slightly larger (31 mm × 21 mm) than the
次に、シンチレータフィルム2上に部品実装済みの回路基板3を接着する(図8、図9参照)。なお、先にシンチレータフィルム2の基板20上に回路基板3を接着しておいて、これをイメージセンサ1へと貼り付けてもよい。ここで、回路基板3の電極部32がイメージセンサ1の電極部12側に配置され、対応する電極同士が対向するように配置する。そして、ワイヤ6により、対応する電極同士を接続する。このとき、ワイヤ6が電極部12から外側へはみ出さないように注意して配線を行う。
Next, the
これにより、図2に示される撮像部200が得られる。部品が実装された回路基板3の厚みは500μm程度であるため、撮像部200全体の厚みは1.1mm程度ときわめて薄くできる。また、撮像部200において有効受光領域より外側にはみ出している領域を小さくすることができ、また、ワイヤ6がイメージセンサ1より外側にはみ出すことがないため、撮像部200が小型化される。
Thereby, the
こうして製造された撮像部200をケース5内のゴムシート4に載置し、出力端子33にケーブル34を接続し、ケース5をケーブル34が貫通した状態で、ケース5を密閉する。これにより、図1に示される本発明にかかる放射線撮像装置100が得られる。
The
ゴムシート4の厚さは200μm程度で十分であり、ケース5の外皮の厚さは0.5mm程度とすればよいため、放射線撮像装置100全体の厚さは3mm以下とすることができ、十分に薄型化・小型化が可能となる。
Since the thickness of the
次に、図10を参照して、この放射線撮像装置を用いた放射線撮像方法を説明する。被験者7の口腔内に放射線撮像装置100を配置し、放射線源8から放射線撮像装置100に向けて放射線を投射する。このとき、放射線源8側へ入射面5a側が配置される。放射線撮像装置100が小型・薄型であるため、被験者7の口腔内に挿入する際に被験者7が感ずる異物感を緩和することができ、また、口腔内に配置する際の自由度も向上するという利点がある。
Next, a radiation imaging method using this radiation imaging apparatus will be described with reference to FIG. The
放射線源8から発せられた放射線は被験者7の口腔内へと入射する際に、歯牙、歯茎等に吸収され、それらに応じた放射線画像情報を有した状態で放射線撮像装置100へと入射する。入射面5aから入射した放射線はケース5、ゴムシート4を通過して、撮像部200のイメージセンサ1の入射面10aへと入射する。イメージセンサ1を通過する際に、低エネルギーの放射線は吸収されて、高エネルギーの放射線がシンチレータフィルム2へと入射する。
When the radiation emitted from the
シンチレータフィルム2へと入射した放射線は、その保護膜22を通過し、シンチレータ21で吸収されて、そのエネルギー量に応じた所定波長の光(本実施形態では波長550nmを中心とした光)が発生する。発生した光は、直接、あるいは、サポート基板20により反射されて、イメージセンサ1の受光部11へと入射し、各画素において電気信号へと変換される。受光部11へと到達した光は元の放射線画像情報を含む光画像であり、この光に対応して各画素で得られる電気信号は元の放射線画像に対応したものとなる。
The radiation incident on the
変換された電気信号は、各画素および図示していない転送ラインを通じて電極部12へと転送され、さらに、ワイヤ6、電極部32を介して回路基板3へと転送され、所定の信号処理を行った後に、出力端子33に接続された出力ケーブル34によって、外部の処理装置90に転送される。処理装置90においては、転送された画像情報の外部記憶装置への蓄積・保存や、画像情報を基に放射線画像のモニタ91への表示等を行う。
The converted electric signal is transferred to the
本発明にかかる放射線撮像装置100によれば、低エネルギーの放射線をイメージセンサ1の基板で遮蔽することで、ノイズ成分を減らして、鮮明な放射線画像を得ることができる。また、シンチレータフィルム2のシンチレータ21で発生した光のうち、イメージセンサ1と逆方向へ進行する光を基板20で反射してイメージセンサ1へと導くことで、シンチレータ21で発生した光を効率よくイメージセンサ1へと導くことができるので、光出力を増大させて鮮明でコントラストの高い画像を得ることもできる。このため、放射線量が少なくてすみ、被験者や操作者の被爆量を低減する効果もある。
According to the
以上の説明では、シンチレータフィルム2を用いたが、シンチレータ材料を直接、イメージセンサの受光部11上に堆積させてもよい。この場合、シンチレータ上に保護膜を形成するとよく、保護膜を多層構造として間に反射膜を形成すると好ましい。なお、ケースによって十分な耐湿性・気密性が確保できる場合には、必ずしも保護膜は必要としない。
In the above description, the
以上の説明では、撮像素子としてCCDを用いた場合を例に説明してきたが、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)やその他の固体撮像素子を用いてもよい。シンチレータが放射線入射により発する光は可視光に限られず、イメージセンサで検出可能な波長範囲の光であれば、赤外光や紫外光であってもよい。 In the above description, a case where a CCD is used as an image sensor has been described as an example, but a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) or other solid-state image sensor may be used. The light emitted by the scintillator upon incidence of radiation is not limited to visible light, and may be infrared light or ultraviolet light as long as it is in a wavelength range detectable by the image sensor.
1…イメージセンサ、2…シンチレータフィルム、3…回路基板、4…ゴムシート、5…ケース、5a…入射面、6…ワイヤ、7…被験者、8…放射線源、10…シリコン基板、10a…入射面、11…受光部、12…電極部、20…サポート基板、21…シンチレータ、22…保護膜、30…基板、31…回路部品、32…電極部、33…出力端子、34…出力ケーブル、90…処理装置、91…モニタ、100…放射線撮像装置、200…撮像部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
基板の一方の面上に前記シンチレータ層が発する所定波長の光を検出する光検出部と電極部とを備え、該光検出部が前記シンチレータ層の一方の面に密接するとともに、該電極部が前記シンチレータ層の外側に露出するよう配置されているイメージセンサと、
前記シンチレータ層の他方の面上に配置され、その電極部と前記イメージセンサの電極部とが電気的に接続されている回路基板と、
を備えていることを特徴とする放射線撮像装置。 A flat scintillator layer that generates light of a predetermined wavelength in response to incident X-rays;
On one surface of the substrate, a light detection unit that detects light of a predetermined wavelength emitted from the scintillator layer and an electrode unit, the light detection unit is in close contact with one surface of the scintillator layer, and the electrode unit An image sensor arranged to be exposed to the outside of the scintillator layer;
A circuit board disposed on the other surface of the scintillator layer, the electrode part of which is electrically connected to the electrode part of the image sensor;
A radiation imaging apparatus comprising:
放射線画像を前記イメージセンサの光検出部形成面と反対の面から入射させて前記イメージセンサを透過させ、
前記シンチレータ層に到達した放射線によりシンチレータ層で放射線画像を所定波長の光による光画像に変換し、
発生した光画像を前記イメージセンサの光検出部で検出し、
検出した画像信号を前記イメージセンサの電極部から前記回路基板へと伝送して、前記回路基板を通じて取得する
工程を備えていることを特徴とする放射線撮像方法。 A radiation imaging method for acquiring a radiation image as an image signal using the radiation imaging apparatus according to claim 1,
A radiation image is incident from a surface opposite to the light detection portion forming surface of the image sensor and transmitted through the image sensor,
The radiation image that has reached the scintillator layer is converted into a light image by light of a predetermined wavelength in the scintillator layer,
The generated light image is detected by the light detection unit of the image sensor,
A radiation imaging method comprising: a step of transmitting a detected image signal from an electrode portion of the image sensor to the circuit board and acquiring the image signal through the circuit board.
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